Anong mga pamamaraan ang kadalasang ginagamit ng mga inhinyero ng PCBA upang protektahan ang mga circuit?

Mga kagamitan sa proteksyonay ginagamit upang protektahan ang mga circuit at kagamitan mula sa pagkawala ng kuryente o iba pang pinsala. Narito ang ilang karaniwang uri ng mga proteksyon na device at ang kanilang mga paglalarawan:

1. Diode

Ang diode ay isang elektronikong aparato na ginagamit upang kontrolin ang direksyon ng kasalukuyang daloy. Sa mga circuit, ang mga diode ay kadalasang ginagamit upang maiwasan ang reverse current na dumaloy o para protektahan ang iba pang mga device mula sa overvoltage.

Ang isang boltahe regulator diode, na kilala rin bilang isang boltahe regulator o Zener diode, ay isang espesyal na idinisenyong diode na ginagamit upang magbigay ng isang matatag na output ng boltahe.

Ang katangian ng isang boltahe regulator diode ay ang reverse breakdown boltahe nito (Zener boltahe). Kapag ang reverse boltahe ay lumampas sa tiyak na breakdown na boltahe nito, ang boltahe regulator diode ay pumapasok sa isang reverse breakdown na estado at nagsasagawa ng kasalukuyang. Kung ikukumpara sa mga ordinaryong diode, ang mga diode ng regulator ng boltahe ay maingat na idinisenyo upang mapanatili ang isang matatag na boltahe sa reverse breakdown na rehiyon.

Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng isang boltahe regulator diode ay batay sa epekto ng pagkasira ng boltahe. Kapag ang boltahe ay mas mababa sa reverse breakdown boltahe nito, ang diode ay nagpapanatili ng isang matatag na boltahe sa dalawang dulo nito, na nagpapahintulot sa reverse current na dumaloy. Ang katangiang ito ay nagbibigay-daan sa boltahe regulator diode na magbigay ng isang matatag na reference na boltahe sa isang circuit o patatagin ang input boltahe sa isang tiyak na halaga.

Ang Zener diodes ay karaniwang ginagamit sa mga sumusunod na aplikasyon:

1. Regulasyon ng boltahe: Ang mga diode ng Zener ay maaaring gamitin bilang mga regulator ng boltahe sa mga circuit upang patatagin ang boltahe ng input sa isang partikular na boltahe ng output. Napakahalaga nito para sa mga elektronikong aparato at circuit na nangangailangan ng matatag na boltahe.

2. Reference na boltahe: Ang Zener diodes ay maaaring gamitin bilang reference na pinagmumulan ng boltahe sa mga circuit. Sa pamamagitan ng pagpili ng naaangkop na Zener diode, ang isang nakapirming reference na boltahe ay maaaring ibigay para sa pagkakalibrate at paghahambing ng iba pang mga signal.

3. Regulasyon ng boltahe: Ang mga Zener diode ay maaari ding gamitin para sa mga function ng regulasyon ng boltahe sa mga circuit. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa kasalukuyang daloy ng Zener diode, ang halaga ng boltahe sa circuit ay maaaring iakma upang makamit ang nais na function ng regulasyon ng boltahe.

Ang pagpili ng Zener diodes ay depende sa kinakailangang matatag na boltahe at operating kasalukuyang. Mayroon silang iba't ibang mga boltahe ng breakdown at mga katangian ng kapangyarihan, kaya kailangan nilang masuri batay sa mga partikular na aplikasyon at kinakailangan kapag pumipili ng mga diode ng Zener.

Ang mga diode ng Zener ay espesyal na idinisenyong mga diode na maaaring magbigay ng mga matatag na output ng boltahe. Malawakang ginagamit ang mga ito sa mga electronic circuit para sa mga function tulad ng regulasyon ng boltahe, boltahe ng sanggunian, at regulasyon ng boltahe.

2. Metal Oxide Varistor (MOV)

Ang MOV ay isang device na ginagamit para sa overvoltage na proteksyon. Binubuo ito ng mga particle ng metal oxide na pantay na ipinamamahagi sa isang ceramic matrix, na maaaring maging conductive kapag ang boltahe ay lumampas sa rate na halaga nito, at sa gayon ay sumisipsip ng enerhiya ng overvoltage at nagpoprotekta sa iba pang mga aparato sa circuit.

Ang katangian ng MOV ay ang mga nonlinear resistance na katangian nito. Sa loob ng normal na saklaw ng operating boltahe, ang MOV ay nagpapakita ng mataas na estado ng resistensya at halos walang epekto sa circuit. Gayunpaman, kapag ang boltahe ay biglang tumaas upang lumampas sa na-rate na boltahe nito, ang MOV ay mabilis na nagbabago sa isang mababang estado ng resistensya upang masipsip ang enerhiya ng sobrang boltahe at idirekta ito sa lupa o iba pang mababang impedance na mga landas.

Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng MOV ay batay sa varistor effect. Kapag ang boltahe ay lumampas sa na-rate na boltahe nito, ang lakas ng electric field sa pagitan ng mga particle ng oxide ay nagiging mas malaki, upang ang paglaban sa pagitan ng mga particle ay bumababa. Binibigyang-daan nito ang MOV na magbigay ng napakataas na kasalukuyang kapasidad at epektibong protektahan ang iba pang mga circuit at kagamitan mula sa pinsala sa overvoltage.

Ang mga varistor ng metal oxide ay karaniwang ginagamit sa mga sumusunod na aplikasyon:

1. Overvoltage na proteksyon: Ang MOV ay pangunahing ginagamit para sa overvoltage na proteksyon upang maiwasan ang boltahe na lumampas sa na-rate na halaga na kayang tiisin ng device o circuit. Kapag nagkaroon ng overvoltage na kondisyon, mabilis na tumutugon ang MOV at nag-o-on, na idinidirekta ang overvoltage sa lupa o iba pang mga low impedance na landas upang protektahan ang iba pang sensitibong bahagi.

2. Proteksyon ng surge: Ang mga MOV ay karaniwang ginagamit sa mga linya ng kuryente at mga linya ng komunikasyon upang protektahan ang mga kagamitan mula sa mga surge ng kuryente (mga mutation ng boltahe). Nagagawa nilang sumipsip at sugpuin ang lumilipas na mga taluktok ng boltahe, na pumipigil sa kagamitan mula sa potensyal na pinsala.

3. Proteksyon ng surge: Ang mga MOV ay malawakang ginagamit sa mga surge protector upang maiwasan ang pinsala sa mga elektronikong kagamitan at circuit na dulot ng mga tama ng kidlat, power surges, at iba pang electromagnetic interference. Nagagawa nilang sumipsip at magpakalat ng surge energy, na nagpoprotekta sa mga kagamitan mula sa mga lumilipas na overvoltage.

Ang pagpili ng naaangkop na MOV ay depende sa kinakailangang rate ng boltahe, maximum na kasalukuyang kapasidad, at oras ng pagtugon. Ang na-rate na boltahe ng MOV ay dapat na bahagyang mas mataas kaysa sa maximum na operating boltahe ng circuit na protektado, habang ang pinakamataas na kasalukuyang kapasidad ay dapat matugunan ang mga kinakailangan ng system. Ang oras ng pagtugon ay dapat sapat na mabilis upang matiyak ang mabilis na pagtugon sa sobrang boltahe.

Ang mga metal oxide varistor ay mga sangkap na ginagamit para sa overvoltage na proteksyon na sumisipsip ng overvoltage na enerhiya at nagpoprotekta sa iba pang mga circuit at kagamitan mula sa pinsala. May mahalagang papel ang mga ito sa mga lugar tulad ng overvoltage protection, surge protection, at surge protection.

3. Transient Voltage Suppressor (TVS)

Ang Transient Voltage Suppressor (TVS) ay isang electronic device na ginagamit upang sugpuin ang transient overvoltage. Maaari itong mabilis na tumugon at sumipsip ng enerhiya ng overvoltage, at maaaring magbigay ng epektibong proteksyon kapag biglang nagbago ang boltahe o lumilipas na boltahe, na pumipigil sa boltahe na lumampas sa itinakdang threshold.

Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng mga aparatong TVS ay batay sa epekto ng pagkasira ng boltahe. Kapag may lumilipas na overvoltage sa circuit, ang TVS device ay mabilis na magbabago sa mababang impedance state, na ididirekta ang enerhiya ng overvoltage sa lupa o iba pang mababang impedance na mga landas. Sa pamamagitan ng pagsipsip at pagpapakalat ng enerhiya ng overvoltage, maaaring limitahan ng TVS device ang rate ng pagtaas ng boltahe at protektahan ang iba pang sensitibong bahagi.

Ang mga TVS device ay karaniwang binubuo ng mga gas discharge tubes (Gas Discharge Tube, GDT) o silicon carbide diode (Silicon Carbide Diode, SiC Diode). Ang mga gas discharge tubes ay bumubuo ng isang discharge path batay sa gas kapag ang boltahe ay masyadong mataas, habang ang silicon carbide diodes ay gumagamit ng mga espesyal na katangian ng mga silicon carbide na materyales upang bumuo ng isang conductive path sa ilalim ng breakdown voltage.

Ang mga lumilipas na boltahe suppressor ay karaniwang ginagamit sa mga sumusunod na aplikasyon:

1. Proteksyon ng surge: Ang mga TVS device ay pangunahing ginagamit para sa surge protection upang maiwasan ang overvoltage na dulot ng mga pagtama ng kidlat, power surges, power search at iba pang electromagnetic interference. Maaari silang sumipsip at sugpuin ang lumilipas na mga taluktok ng boltahe upang maprotektahan ang mga circuit at kagamitan mula sa pinsala.

2. Proteksyon sa linya ng komunikasyon: Ang mga TVS device ay malawakang ginagamit sa mga linya ng komunikasyon upang protektahan ang mga kagamitan mula sa mga power search at electromagnetic interference. Maaari silang mabilis na tumugon at sumisipsip ng mga lumilipas na overvoltage upang maprotektahan ang matatag na operasyon ng mga kagamitan sa komunikasyon.

3. Proteksyon sa linya ng kuryente: Ginagamit din ang mga TVS device para sa proteksyon ng linya ng kuryente upang maiwasan ang mga power search at iba pang overvoltage na kaganapan mula sa pagkasira ng power supply equipment. Maaari silang sumipsip at maghiwa-hiwalay ng overvoltage na enerhiya upang maprotektahan ang normal na operasyon ng mga kagamitan sa suplay ng kuryente.

Ang pagpili ng naaangkop na TVS device ay depende sa kinakailangang rated boltahe, maximum na kasalukuyang kapasidad at oras ng pagtugon. Ang rate ng boltahe ng TVS device ay dapat na bahagyang mas mataas kaysa sa maximum na operating boltahe ng circuit na protektado, at ang maximum na kasalukuyang kapasidad ay dapat matugunan ang mga kinakailangan ng system. Ang oras ng pagtugon ay dapat sapat na mabilis upang matiyak ang napapanahong pagsugpo sa mga lumilipas na overvoltage.

Ang mga lumilipas na boltahe suppressor ay may mahalagang papel sa larangan ng proteksyon ng surge, proteksyon ng linya ng komunikasyon at proteksyon ng linya ng kuryente.

4. Piyus

Ang fuse ay isang karaniwang electronic component na ginagamit upang protektahan ang mga circuit at device mula sa pinsalang dulot ng overcurrent. Ito ay isang passive protection device na pumipigil sa sobrang pag-agos sa pamamagitan ng pagdiskonekta sa circuit.

Ang fuse ay kadalasang gawa sa isang manipis na kawad o kawad na may mababang kasalukuyang breaking. Kapag ang kasalukuyang sa circuit ay lumampas sa na-rate na kasalukuyang ng piyus, ang filament sa loob ng piyus ay magpapainit at matutunaw, na puputol sa daloy ng kasalukuyang.

Ang mga pangunahing tampok at prinsipyo ng pagtatrabaho ng mga piyus ay ang mga sumusunod:

1. Rated Current: Ang rated current ng fuse ay tumutukoy sa pinakamataas na kasalukuyang halaga na ligtas nitong mapaglabanan. Kapag ang kasalukuyang ay lumampas sa na-rate na kasalukuyang, ang fuse ay matutunaw upang ihinto ang pag-agos ng kasalukuyang.

2. Blow Time: Ang blow time ng fuse ay tumutukoy sa oras mula nang lumampas ang current sa rated current hanggang sa ito ay umihip. Ang oras ng suntok ay depende sa disenyo at katangian ng fuse, kadalasan sa pagitan ng ilang millisecond at ilang segundo.

3. Kapasidad ng Pagsira: Ang kapasidad ng pagsira ay tumutukoy sa pinakamataas na kasalukuyang o enerhiya na maaaring ligtas na masira ng isang fuse. Ang kapasidad ng pagkasira ng fuse ay kailangang tumugma sa pag-load ng circuit at sa short-circuit current upang matiyak na ang agos ay maaaring epektibong maputol sa ilalim ng mga kondisyon ng fault.

4. Uri: Maraming uri ng piyus, kabilang ang mabilis na pagkilos, pagkaantala sa oras, mataas na boltahe, atbp. Ang iba't ibang uri ng piyus ay angkop para sa iba't ibang sitwasyon at kinakailangan ng aplikasyon.

Ang pangunahing pag-andar ng isang fuse ay upang magbigay ng proteksyon sa labis na karga sa isang circuit. Kapag abnormal na tumaas ang kasalukuyang sa isang circuit, na maaaring magdulot ng pagkabigo ng circuit o pagkasira ng kagamitan, mabilis na hihipan at puputulin ng fuse ang kasalukuyang daloy, at sa gayon mapoprotektahan ang circuit at kagamitan mula sa pinsala.

Kapag pumipili ng angkop na fuse, kailangang isaalang-alang ang mga salik gaya ng kasalukuyang na-rate ng circuit, kasalukuyang short-circuit, na-rate na boltahe, at mga kondisyon sa kapaligiran. Ang tamang pagpili ng fuse ay maaaring matiyak ang kaligtasan at pagiging maaasahan ng circuit at magbigay ng epektibong proteksyon sa labis na karga.

5. Negative Temperature Coefficient Thermistor (NTC Thermistor)

Ang negatibong temperatura coefficient thermistor ay isang elektronikong sangkap na ang halaga ng paglaban ay bumababa habang tumataas ang temperatura.

Ang mga thermistor ng NTC ay karaniwang gawa sa mga metal oxide o semiconductor na materyales. Sa istraktura ng sala-sala ng materyal, ang ilang mga impurities ay doped, na nakakasagabal sa paggalaw ng mga electron sa sala-sala. Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang enerhiya ng mga electron sa materyal na sensitibo sa temperatura, at humihina ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electron at mga dumi, na nagreresulta sa pagtaas ng bilis ng paglipat at kondaktibiti ng mga electron at pagbaba sa halaga ng paglaban.

Ang mga katangian at aplikasyon ng NTC thermistors ay kinabibilangan ng:

1. Temperature sensor: Dahil ang resistance value ng NTC thermistors ay inversely proportional sa temperatura, malawak itong ginagamit bilang temperature sensors. Sa pamamagitan ng pagsukat ng halaga ng paglaban, maaaring matukoy ang pagbabago sa temperatura ng kapaligiran.

2. Kompensasyon sa temperatura: Maaaring gamitin ang mga thermistor ng NTC sa mga circuit ng kompensasyon sa temperatura. Dahil sa katangian na ang halaga ng paglaban nito ay nagbabago sa temperatura, maaari itong konektado sa serye o kahanay sa iba pang mga bahagi (tulad ng mga thermistor at resistors) upang makamit ang matatag na operasyon ng circuit sa iba't ibang temperatura.

3. Pagkontrol sa temperatura: Ang mga thermistor ng NTC ay maaaring maglaro ng isang mahalagang papel sa mga circuit ng pagkontrol ng temperatura. Sa pamamagitan ng pagsubaybay sa pagbabago sa halaga ng paglaban, ang pagpapatakbo ng elemento ng pag-init o elemento ng paglamig ay maaaring kontrolin upang mapanatili ang isang matatag na estado sa loob ng isang tiyak na hanay ng temperatura.

4. Proteksyon sa suplay ng kuryente: Maaari ding gamitin ang mga NTC thermistor para sa proteksyon ng power supply. Sa mga circuit ng power supply, maaari silang magamit bilang mga overcurrent protector. Kapag ang kasalukuyang ay lumampas sa isang tiyak na threshold, dahil sa pagbaba ng halaga ng paglaban, maaari nilang limitahan ang daloy ng kasalukuyang at protektahan ang power supply at iba pang mga circuit mula sa pinsala na dulot ng labis na kasalukuyang.

Sa buod, ang mga thermistor ng NTC ay mga bahaging sensitibo sa thermal na may negatibong koepisyent ng temperatura, na bumababa ang halaga ng resistensya habang tumataas ang temperatura. Malawakang ginagamit ang mga ito sa temperature sensing, temperature compensation, temperature control, at power supply protection.

6. Polymeric Positive Temperature Coefficient (PPTC)

Ang PPTC electronic fuse ay isa ring overcurrent protection device. Ang mga ito ay may mababang pagtutol, ngunit kapag ang kasalukuyang ay lumampas sa na-rate na halaga, ang isang thermal effect ay nangyayari, na nagiging sanhi ng pagtaas ng paglaban, na nililimitahan ang daloy ng kasalukuyang. Karaniwang ginagamit ang mga ito bilang mga resetable fuse o overcurrent na proteksyon na mga device. Ang mga bahagi ng PPTC ay gawa sa mga espesyal na materyales ng polimer at may katangian ng paglaban ng isang positibong koepisyent ng temperatura.

Ang paglaban ng mga bahagi ng PPTC ay karaniwang mababa sa temperatura ng silid, na nagpapahintulot sa kasalukuyang dumaloy sa bahagi nang walang makabuluhang pagbaba ng boltahe. Gayunpaman, kapag nagkaroon ng overcurrent na kondisyon, umiinit ang bahagi ng PPTC dahil sa tumaas na kasalukuyang dumadaan dito. Habang tumataas ang temperatura, ang paglaban ng materyal na polimer ay tumataas nang malaki.

Ang pangunahing katangian ng bahagi ng PPTC ay ang kakayahang limitahan ang daloy ng kasalukuyang sa ilalim ng mga kondisyon ng fault. Kapag lumampas ang kasalukuyang sa na-rate na threshold, umiinit ang bahagi ng PPTC at mabilis na tumataas ang resistensya nito. Ang mataas na resistensyang estado na ito ay gumaganap bilang isang resettable fuse, na epektibong nililimitahan ang kasalukuyang upang maprotektahan ang circuit at mga konektadong bahagi.

Kapag naalis na ang kundisyon ng fault at bumaba ang kasalukuyang sa isang partikular na threshold, lumalamig ang bahagi ng PPTC at babalik sa mas mababang halaga ang resistensya nito. Ang na-reset na katangiang ito ay nagpapaiba sa mga bahagi ng PPTC sa mga tradisyonal na piyus, at hindi na kailangang palitan ang mga ito pagkatapos ma-trip.

Ang mga bahagi ng PPTC ay ginagamit sa iba't ibang mga electronic circuit at system na nangangailangan ng overcurrent na proteksyon. Karaniwang ginagamit ang mga ito sa mga power supply, battery pack, motor, kagamitan sa komunikasyon, at automotive electronics. Ang mga bahagi ng PPTC ay may mga pakinabang tulad ng maliit na sukat, na-reset na operasyon, at mabilis na pagtugon sa mga overcurrent na kaganapan.

Kapag pumipili ng bahagi ng PPTC, kailangang isaalang-alang ang mahahalagang parameter, kabilang ang na-rate na boltahe, kasalukuyang, at kasalukuyang hawak. Ang rate na boltahe ay dapat na mas mataas kaysa sa operating boltahe ng circuit, habang ang kasalukuyang rating ay dapat tumugma sa maximum na inaasahang kasalukuyang. Tinutukoy ng hawak na kasalukuyang ang kasalukuyang antas kung saan bumabagsak ang elemento at nagpapataas ng paglaban.

Nagbibigay ang mga elemento ng PPTC ng maaasahan, nare-reset na overcurrent na proteksyon para sa mga electronic circuit, na tumutulong sa pagpapabuti ng kaligtasan at pagiging maaasahan.